母線開關柜的安全隱患問題與改進

楊曉艷

上海開靈開關廠有限公司　上海　201808

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母線開關柜的安全隱患問題與改進

楊曉艷

上海開靈開關廠有限公司上海201808

針對母線開關柜存在的安全隱患問題進行總結分析，采取相應措施，改進并完善開關柜的設計，進而滿足《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》的要求，以預防人身傷害事故再次發生，確保設備運行安全可靠。

高壓開關柜； 電壓互感器； 避雷器； 隔離手車； 技術改進

1　改造背景

供電公司變電檢修專業在對220kV冷江南變電站10kV某段設備進行檢修時發現重大隱患： 10kV母線設備開關柜(母線電壓互感器柜)內的母線避雷器引線直接經穿墻套管從母線室引出；在母線不停電的情況下檢修電壓互感器(PT)時，打開PT柜后門，可接觸到帶電的母線引下線，如圖1所示。國家電網生〔2010〕1580號文發布《預防交流高壓開關柜人身傷害事故措施》[1]，要求對此類設備進行改造。

冷江南站10kV PT柜為金屬鎧裝抽出式高壓開關柜，型號為KYN28A-12，采用雙手車結構，PT和避雷器分別置于兩個移動小車上。PT手車位于柜體前側中部，避雷器手車位于底部，兩個手車分別連接主母線。后門為折頁活門形式，螺栓固定。后柜門上設電磁閉鎖，閉鎖電壓取自母排引下線帶電傳感器。

2　存在的問題

結合之前的幾起事故，分析該PT柜結構存在的問題。

當PT和避雷器手車拉出柜外并處于檢修狀態時，由于避雷器引下線與母排直接連接，仍處于帶電狀態；若有工作人員進入后隔室，則會引發人身傷害事故。國家電網生〔2012〕352號文《國家電網公司十八項電網重大反事故措施(修訂版)》第12.3.1.4條規定[2]： “高壓開關柜內一次接線應符合國家電網公司輸變電工程典型設計要求，避雷器、電壓互感器等柜內設備應經隔離開關(或隔離手車)與母線相連，嚴禁與母線直接連接。”雙手車結構的PT柜并未按照反措要求進行設計，避雷器引下線在檢修狀態時沒有與母線隔離，封閉的母線室形同虛設，存在重大安全隱患。

這一設計完全不符合檢修習慣： 其一，其它間隔處于檢修狀態時，后柜門均可打開；其二，多數PT檢修時，需打開后柜門，在PT與熔斷器之間加裝接地線。這種非常規設計容易使運行、檢修人員作出錯誤判斷，誤入帶電間隔。

后柜門雖設有帶電閉鎖，但電氣閉鎖裝置本身會出現故障，存在不穩定性，經常使工作人員做出錯誤判斷，時間一長，防誤裝置的可靠性和人的警惕性隨之下降，門上警示標志形同虛設。國家電網生〔2010〕1580號文件發布《預防交流高壓開關柜人身傷害事故措施》，其中有母線避雷器接線方式不滿足典設要求的開關柜改造技術方案： 在后蓋板增加電磁連鎖和母線帶電顯示強制閉鎖。但此條措施是補救措施，并非根本性的解決方案。

實踐證明，雙手車、電磁閉鎖是遠遠不夠的，必須對類似結構PT柜加以徹底改造、完善，以提高PT柜檢修的安全性。

3　采取的措施

針對以上狀況，采取了以下措施：

(1) 在PT柜后門內側加裝固定式絕緣擋板，使引下線處于隔離狀態[3]，形成封閉母線室，避免誤碰；

(2) 檢查PT柜后柜門電磁鎖與帶電顯示閉鎖正常，確保只有在母線沒有電的情況下才能開啟柜后門，反之只有當后門處于關閉狀態時，手車才能操作；

(3) 在后柜門懸掛明顯標志，注明帶電風險；

(4) 制定整改計劃，對已投運變電站中相似結構的PT柜進行整改[4-5]，并排查其它新投運變電站是否有相似情況；

(5) 對今后工程項目中的相關問題引起重視，并加以改進，避免出現類似狀況；

(6) 將此隱患上報上級公司及相關部門，反饋給廣大開關柜生產廠家，引以為鑒，摒棄不合理設計[6-7]，從源頭上杜絕此類隱患設備進入電網。

4　改進設計

母線開關柜中的一次主要元器件為PT和避雷器，常規的結構有雙手車和單手車。

(1) 雙手車結構。PT手車安裝于柜體前中部斷路器隔室，避雷器手車安裝于柜前下倉，如圖2(a)所示。

(2) 單手車結構。PT安裝于手車上，避雷器固定安裝于柜體底部。

以上兩種方案為改造前的結構，電壓互感器或避雷器與主母線直接連接，存在安全隱患。

為了滿足國網公司十八項反措要求，徹底根除安全隱患[8]，提高設備運行的安全性和可靠性，經聽取供電局、設計院及用戶建議，避雷器、PT等一次主設備必須經隔離斷口與母線相連，當隔離手車拉出后，隔離斷口帶電部位由可靠接地的帶危險警示標志的金屬活門進行遮擋。本次優化結構改進設計采用單手車方式，共有兩種方案可供選擇。

如圖2(b)、圖3(a)所示，隔離手車位于柜體前中部斷路器室間隔，熔斷器、避雷器固定安裝，主母線經觸頭盒與隔離手車相連，母線從下觸頭盒引出后分別連接于避雷器和熔斷器的上方，PT則與熔斷器下方相連且固定安裝于后柜底部。

如圖2(c)、圖3(b)所示，熔斷器避雷器手車安裝于柜體前中部斷路器室間隔，避雷器通過母線連接于熔斷器上方，母線經下觸頭盒引出后與PT相連，PT則固定安裝于開關柜底部。這種方式易于更換熔斷器，手車拉出后便于檢修操作。

圖3　柜體裝配示意圖

這兩種方式的優點在于[9-10]： ① 滿足國網公司十八項反措要求，提高了安全可靠性；② 有效地將主母線室單獨隔開，并與電纜室完全獨立；③ 取消了原有的連接避雷器時母線從柜內主母線室貫穿至電纜室的穿墻套管；④ 手車具有開閉活門功能，手車拉出柜外，活門自動關閉，隔絕帶電靜觸頭，完全斷開一次主母線；⑤ 運行人員檢修時打開柜后門無法觸及主母線，更不會受電擊造成傷亡[11]；⑥ 節省了開關柜內的有效空間，柜體外形尺寸可按具體要求靈活選用，適用于變電站開關柜現場各類地基的調整；⑦ PT固定安裝時開關柜內的空間相比PT安裝于手車上時明顯有余，不受外形尺寸的影響，可安裝于800mm寬的柜內。當對互感器輸出伏安數有特殊要求且需要選用外形稍大的PT時，可通過選用寬1000mm的開關柜來安裝解決。考慮到檢修時母線需要接地，避免掛接地線存在的風險[12]，母線開關柜內還配有驗電手車和接地手車。接地手車為母線接地之用，與母線開關柜配合使用，當發生故障需要整段母線停電檢修時，先將母線開關柜內原有的隔離手車或熔斷器避雷器手車拉出，推入驗電手車，打開開關柜上下活門進行驗電，在確保母線無電的情況下才可拉出驗電手車，推入接地手車，使主母線與接地手車連接后引至一次總接地。

5　實施效果

目前，冷江南變電站中的母線開關柜已經進行了妥善改造，投運情況良好。本改進設計更是已推廣應用于各地區的國網新建項目10kV開關柜中，完全符合相關要求，效果顯著，并得到供電部門的認可。母線開關柜采用隔離手車方案的有安徽皖蘇變、安徽中泰變，采用熔斷器避雷器手車方案的有湖南婁底吉星變、湖南張家界索溪變、山東泰安肥城尚莊變、福建霞浦東洋變、福建福鼎磻溪變等。

[1] 國家電網公司辦公廳.國家電網生〔2010〕1580號： 關于印發《預防交流高壓開關柜人身傷害事故措施》的通知[Z].

[2] 國家電網公司運營維檢修部.國家電網公司十八項電網重大反事故措施(修訂版)及編制說明[M].北京： 中國電力出版社，2012.

[3] 張永峰.開關柜結構設計與制造的分析與實踐[J].機電工程,2009,26(1): 108-110.

[4] 葛滕.當今10kV配電系統高壓開關柜結構設計改進[J].中國電子商務,2011(1): 332.

[5] 謝若暉.電力系統10kV開關柜故障分析及改進方法[J].大科技: 科技天地,2011(12): 222-224.

[6] 劉小剛，潘寅.論6～10kV配電系統高壓開關柜的結構設計[J].企業科技與發展,2011(1): 46-47.

[7] 王成祎,白潔.一種鎧裝型高壓開關柜的研發[J].電工電氣,2010(8): 58-60.

[8] 李峰,傅強,賈繼灝.10kV開關柜操作事故分析及改進措施[J].中國高新技術企業,2011(34): 138-139.

[9] 李小松.中壓開關柜的演化及其絕緣技術[J].電氣開關,2006(2): 11-13.

[10] 段洪民.中壓金屬封閉開關設備結構與發展[J].電氣制造,2011(1): 31-32.

[11] 林洪鐘.供配電系統可靠性探討[J].建筑電氣,2006(1): 15-16.

[12] 甘玉林.如何防止在電氣工作中受到危害[J].建筑電氣,2006(6): 4-7.

By summarizing and analyzing potential safety hazard existing in busbar switch gear panel， appropriate measures were taken to improve the design of the switch gear panel to make it more perfect. And then satisfied the requirements specified by "Eighteen major anti-accident measures stated by State Grid Corporation" in order to prevent further more personal injury accidents and ensure safe & reliable operation of the equipment.

HV Switch Gear Panel； Potential Transformer； Arrester； Shielding Lorry； Technique Refinement

2015年6月

楊曉艷(1976—)，女，學士，工程師，主要從事電氣設計工作，

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1674-540X(2016)02-027-04